<? extends ...>や<? super ...>って何？代入編

はじめに

<? extends E>や<? super E>が使われているクラスにどのような値が代入できるのか考えよう。
手っ取り早く結論を知りたい人は図解を見てください。

準備

2つのクラスA,Bがある。クラスBはクラスAのサブクラスであるとする:

class A {}
class B extends A {}

<? extends E>

<? extends E> はE型のすべてのサブクラスを表している。だから、<? extends A>が表すクラスは<? extends B>が表すクラスをすべて含んでいることがわかる。この性質があるので、以下の代入関係が成り立つ：

List<? extends A> listA;
List<? extends B> listB;

listA = listB; //OK
listB = listA; //コンパイルエラー

<? extends B>はクラスAを含んでいないので、listBにlistAを代入することはできない。代入できてしまうとキャストが必要になり、型安全でなくなってしまう。

また、<? extends E>はE型自身を含むので、以下の代入関係も成り立つ：

List<? extends A> list1;
List<A> list2;

list1 = list2; //OK
list2 = list1; //コンパイルエラー

<? super E>

<? super E> はE型のすべてのスーパークラスを表している。だから、<? super E>が表すクラスは<? super A>が表すクラスをすべて含んでいることがわかる。この性質があるので、以下の代入関係が成り立つ：

List<? super A> listA;
List<? super B> listB;

listA = listB; //コンパイルエラー
listB = listA; //OK

<? extends E>の場合と比較すると、継承関係と代入関係が逆になっていることに注意しよう。

また、<? super E>はE型自身を含むので、以下の代入関係も成り立つ：

List<? super A> list1;
List<A> list2;

list1 = list2; //OK
list2 = list1; //コンパイルエラー

<?>

<?> はすべてのクラスを表している。つまり、<? extends E>や <? super E>なども含めて、すべてのクラスを代入することができる。

List<?> list1;
List<? extends A> list2 = null;
List<? super A> list3 = null;
List<A> list4 = null;

list1 = list2; //OK
list1 = list3; //OK
list1 = list4; //OK

<? extends Object>

<? extends Object>は、Objectのサブクラスを表しているので、<?>と同じくすべてのクラスを表している。よって、<? extends E>とは異なり、<? super E>を代入することができる。

List<? extends Object> list1;
List<? extends A> list2 = null;
List<? super A> list3 = null;
List<A> list4 = null;
List<?> list5 = null;

list1 = list2; //OK
list1 = list3; //OK
list1 = list4; //OK
list1 = list5; //OK

図解

ここまでの代入関係を図にしてみると、以下のようになる。
矢印は、矢印の元が矢印の先に代入できることを表す。
直接１本の矢印でつながっていなくても、複数の矢印でつながっていれば代入できる。

参考

Java Language Specification 4.5.1. Type Arguments of Parameterized Types
https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-4.html#jls-4.5.1